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Practica 19: Tamizado de agregados finos y gruesos

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INTRODUCCIÓN
 

Los agregados constituyen alrededor del 75% en volumen, de una mezcla típica de concreto. El término agregados comprende las arenas, gravas naturales y la piedra triturada utilizada para preparar morteros y concretos.

 

La limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como propiedad LA GRANULOMETRÍA.

 

La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto.

 

Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma Técnica Colombiana NTC 32, los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño máximo nominal y absoluto para el agregado grueso.

OBJETIVOS

 

OBJETIVO GENERAL.

Establecer los requisitos de gradación y calidad para los agregados ( finos y gruesos) para uso en concreto.

OBJETIVOS ESPECÍFICO.
 

Determinar el porcentaje de paso de los diferentes tamaños del agregado ( fino y grueso ) y con estos datos construir su curva granulométrica.

Calcular si los agregados ( fino, grueso ) se encuentran dentro de los límites para hacer un buen diseño de mezcla.

Determinar mediante el análisis de tamizado la gradación que existe en una muestra de agregados ( fino, grueso).

Conocer el procedimiento para la escogencia de un agregado grueso y fino en el diseño de mezcla, para elaborar un concreto de buena calidad.
 
 
 

MATERIAL Y EQUIPOS

  • Balanza. Una balanza o báscula con precisión dentro del 0.1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mínimo a 0,05 kg. El rango de uso de la balanza es la diferencia entre las masas del molde lleno y vacío.
  • Serie de Tamices. Son una serie de tazas esmaltadas a través de las cuales se hace pasar una muestra de agregado que sea fino o grueso, su orden es de mayor a menor.
En su orden se utilizarán los siguientes tamices: tamiz 1½". 1", ¾". ½" ,?", # 4 Fondo para el Agregado Grueso; el tamiz # 4, # 8, # 16, # 30, # 50, # 100, # 200 y fondo para el Agregado Fino.
 

BASE TEÓRICA

 

La granulometría de una base de agregados se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor.

Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran estandarizadas por la Norma Técnica Colombiana # 32.

La denominación en unidades inglesas ( tamices ASTM) se hacía según el tamaño de la abertura en pulgadas para los tamaños grandes y el número de aberturas por pulgada lineal para los tamaños grandes y el numeral de aberturas por pulgada lineal para tamices menores de ? de pulgada.

La serie de tamices utilizados para agregado grueso son 3", 2", 1½", 1", ¾", ½", ?", # 4 y para agregado fino son # 4, # 8, # 16, # 30, # 50, # 100, # 200.

 

La serie de tamices que se emplean para clasificar agrupados para concreto se ha establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que cumplan con la relación 1 a 2.

La operación de tamizado debe realizarse de acuerdo con la Norma Técnica Colombiana # 77 sobre una cantidad de material seco. El manejo de los tamices se puede llevar a cabo a mano o mediante el empleo de la máquina adecuada.

El tamizado a mano se hace de tal manera que el material se mantenga en movimiento circular con una mano mientras se golpea con la otra, pero en ningún caso se debe inducir con la mano el paso de una partícula a través del tamiz; Recomendando, que los resultados del análisis en tamiz se coloquen en forma tabular.

Siguiendo la respectiva recomendación, en la columna 1 se indica la serie de tamices utilizada en orden descendente. Después de tamizar la muestra como lo estipula la Norma Técnica Colombiana # 77 se toma el material retenido en cada tamiz, se pesa, y cada valor se coloca en la columna 2. Cada uno de estos pesos retenidos se expresa como porcentaje (retenido) del peso total de la muestra.

Fórmula. % Retenido = Peso de material retenido en tamiz * 100

Peso total de la muestra

 

Este valor de % retenido se coloca en la columna 3.

 

En la columna 4 se van colocando los porcentajes retenidos acumulados.

 

En la columna 5 se registra el porcentaje acumulado que pasa, que será simplemente la diferencia entre 100 y el porcentaje retenido acumulado.

Fórmula % PASA = 100 – % Retenido Acumulado.

 

Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas granulométricas.

Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en donde las ordenadas representa el porcentaje que
 
 

pasa y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixta.

Las curvas granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de tamaños dentro de una masa de agregados y permite conocer además que tan grueso o fino es.

En consecuencia hay factores que se derivan de un análisis granulométrico como son:

  • PARA AGREGADO FINO
  1. Módulo de Finura ( MF )

El módulo de finura es un parámetro que se obtiene de la suma de los porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación 1:2 desde el tamiz # 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 100 , para este cálculo no se incluyen los tamices de 1" y ½".

MF = å% Retenido Acumulado

100

Se considera que el MF de una arena adecuada para producir concreto debe estar entre 2, 3, y 3,1 o, donde un valor menor que 2,0 indica una arena fina 2,5 una arena de finura media y más de 3,0 una arena gruesa.

  • PARA AGREGADO GRUESO.
  1. Tamaño máximo ( TM)

  2.  

     

    Se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el 100% de la muestra.

  3. Tamaño Máximo Nominal (TMN)
  4. El tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del análisis granulométrico y está definido como el siguiente tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado es del l5% o más. La mayoría de los especificadores granulométricos se dan en función del tamaño máximo nominal y comúnmente se estipula de tal manera que el agregado cumpla con los siguientes requisitos.
  5.  

     

  • El TMN no debe ser mayor que 1/5 de la dimensión menor de la estructura, comprendida entre los lados de una formaleta.
  • El TMN no debe ser mayor que 1/3 del espesor de una losa.
  • El TMN no debe ser mayor que 3/45 del espaciamiento libre máximo entre las barras de refuerzo.
  1. Granulometría Continua.

  2.   

    Se puede observar luego de un análisis granulométrico, si la masa de agrupados contiene todos los tamaños de grano, desde el mayor hasta el más pequeño, si así ocurre se tiene una curva granulométrica continua.
     
     

  3. Granulometría Discontinua
  4.  

     

Al contrario de lo anterior, se tiene una granulometría discontinua cuando hay ciertos tamaños de grano intermedios que faltan o que han sido reducidos a eliminados artificialmente.
 

PROCEDIMIENTO

 

Se selecciona una muestra la más representativa posible y luego se deja secar al aire libre durante 8 días.

Durante estos 8 días se palea la arena para obtener un secado más rápido. Una vez secada la muestra se pesan 500 gramos de cada agregado fino y 10000 gramos de agregado grueso.

 

Después la muestra anterior se hace pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado. En el caso del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden descendente ( 1½" ,1", ¾", ½" , ?" , # 4 y Fondo)

La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se cuantifica en la balanza obteniendo de esta manera el peso retenido.

Lo mismo se realiza con el agregado fino pero se pasa por la siguiente serie de tamices ( # 4, # 8, # 25, # 30 #50, #100, #200 y Fondo).
 

DATOS Y RESULTADOS

    • PARA EL AGREGADO GRUESO

    •  
      TAMIZ
      PESO RETENIDO (grs)
      % RETENIDO
      % RETENIDO ACUMULADO
      % QUE PASA
      1 ½"
      0
      0
      0
      100
      1"
      694.2
      7.06
      7.06
      92.04
      ¾ "
      5818
      59.19
      66.25
      33.75
      ½"
      2464.8
      25.07
      91.32
      8.68
      ? " 
      342
      3.48
      94.8
      5.2
      #4
      272
      2.77
      97.57
      2.43
      FONDO
      239
      2.43
      100
      0
      ? (TOTAL)
      9830
      100
         

      Tamaño Máximo Absoluto : 1½"

      Tamaño Máximo Nominal: 1"

       
       

    • PARA EL AGREGADO FINO

    •     
       
      TAMIZ
      PESO RETENIDO (grs)
      % RETENIDO
      % RETENIDO ACUMULADO
      % QUE PASA
      # 4
      0
      0
      0
      100
      # 8
      3
      0.61
      0.61
      99.39
      # 16
      11.5
      2.35
      2.96
      97.04
      # 30
      72.4
      14.80
      17.76
      82.24
      # 50 
      187
      38.21
      55.97
      44.03
      # 100
      166.5
      34.02
      89.99
      10.01
      # 200
      4
      0.82
      90.81
      9.19
      FONDO
      45
      9.19
      100
      0
       
      489.40
      100
         
      MÓDULO FINURA = ?% Acumulado / 100

      = 167.29 / 100

      = 1.67

    • GRAFICAS DE LOS AGREGADOS
    •  

       

       

       

       



 

    CONCLUSIONES.
     

Se considera que una buena granulometría es aquella que está constituida por partículas de todos los tamaños, de tal manera que los vacíos dejados por las de mayor tamaño sean ocupados por otras de menor tamaño y así sucesivamente.

 

Se observó que en el tamiz de ½" se retuvo el mayor peso para el agregado grueso y en el agregado fino se retuvo el mayor peso para el tamiz # 50.

 

Al realizar el cálculo del módulo de finura se obtuvo un resultado de 1,67. Esto nos indica que contamos con una arena que no se encuentra entre los intervalos especificados que son 2,3 y 3,1; concluyendo de esta manera que es una arena no es adecuada para diseñar una buena mezcla para concreto.

 

El tamaño máximo nominal obtenido fue de 1" que es el tamaño promedio de las partículas de Agregado.

 

En el Agregado Fino se observó que hay gran variedad de tamaños; ya que si tenemos arenas muy finas se obtienen mezclas segregadas y costosas mientras que con arenas gruesas mezclas ásperas; por esto se debe evitar la utilización de cualquiera de los dos extremos.

 

Las curvas granulométricas dadas en nuestro laboratorio tienden a semejarse a las curvas granulométricas recomendadas por la Norma Técnica Colombiana #174, la cual establece unos límites para los agregados tanto fino como grueso.

 

Las granulometrías ideales solo existen a nivel teórico y difícilmente se pueden reproducir en la práctica, en nuestro laboratorio hay límites que se encuentran fuera del intervalo de recomendado por la NTC #174. pero esto no quiere decir que nuestro agregado utilizado no de las resistencias esperadas en el diseño de mezclas.

 

 

    BIBLIOGRAFÍA

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA # 77. Método para el Análisis por Tamizado de los Agregados Finos y Gruesos.

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA # 174. Especificaciones de los Agregados para Concreto. Cuarta Revisión

CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.

MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. sección 5-6.

ARANGO V., Antonio. Mecánica de Suelos. Universidad Nacional de Colombia. Seccional Medellín. Cap. 3. p. 40 – 50.

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